农业生产模式与植物保护的发展

摘要：“绿色”农产品已经成为当今人类的主要关注点，而“绿色”的关键在于植物保护的思想、技术和策略。本文总结了农业生产模式的4个阶段：原始农业、传统农业、化学农业和物理农业，论述了农业生产模式及其与植物保护思想发展的关系，详细阐述了这4种农业生产模式下植物保护思想的产生、发展和变化的过程。同时，重新排序了IPM植保工程的5项措施：植物检疫、农业防治、物理防治、生物防治和化学防治。强调针对不同作物，制定标准化的IPM工程操作体系，以确保农产品的绿色品质。

关键词：农业生产模式； 植物保护； 物理农业； IPM； 工程； 标准化

中图分类号： S 4

文献标识码： A

人类文明史其实就是农业文明的发展史。在人类进化发展的过程中，人类向大自然界的取食经历了采集狩猎的非农业阶段（旧石器时代，距今70万年前至1万年前）、刀耕火种人工圈养的原始农业阶段（新石器时代，距今1万年前至4000年前）、“天人合一”的传统农业（4000年前至1940s），以及人工化学品大量使用的化学农业阶段（1940s至2001年）[1]。现阶段只能称其为后化学农业时期（2001年至今），农业生产模式类型混杂，概念繁多，都是人们寻求自身安全又能解决饮食问题的健康有效的农业模式，在此一时期物理农业模式异军突起，已经展现出了良好的发展势头，极有可能取代化学农业而成为新一代农业发展模式。这些农业生产模式的发展都与植物保护的思想密切相关。

植物保护概念的出现，源自不同于自然生态系统而突显人的能动性的农业生态系统治理，保证种植业生产的产品不被其他生物侵害，从而尽可能多地为人类食用，以满足不断增加的人口需求。农业生态系统的治理思想、农业生产的目标以及科技手段的更新将决定着植物保护的行为。

1 基于自然生态系统认知的农业生产模式的发展与植物保护

1.1 原始农业

距今70万年至1万年前，人类抵御各种灾害的能力很薄弱，只能靠采集与狩猎向大自然取食，没有所谓的以人为主体的农业出现。不同于其他生命，具有思维能力的人类，逐渐地把向大自然索取食料的模式，转变为将野生动植物驯化为家养的家畜家禽、小麦、玉米、水稻等，刀耕火种的生产模式，逐渐把解决饮食的行业称为农业。在距今1万年前至4000年前[1]，社会形态处于原始社会时期，从原始的酋长部落逐渐发展到尧舜禹时期的农业鼻祖后稷时期。所谓原始，不仅仅体现在生产工具过于简单，还在于掠夺式经营，只考虑了产出，没有考虑过投入。土壤是在原始植被的基础上烧荒而来，还算肥沃，只要撒播了种子就有足够的产量。但是连续采用刀耕火种的方式，林地面积逐年下降，土壤退化，病虫害越来越严重，产量大幅下降。此一时期，对农业影响最大的问题就是水的治理问题，还没有精力开始考虑消除其他生命对农田的侵害，故而还没有植物保护的意识及思维，但是已经有了植物保护的行为，在烧荒的同时将病虫害均已烧死。

1.2 传统农业

距今4000年前夏商周至1970s是传统农业时期，历时4000余年。人类宜地而居，基本上能够抵御一些主要灾害，如水灾等，出现了社会分工，进入了农业的精耕细作阶段，围绕大田进行种子选育、土壤耕作、肥料补充、兴修水利、田间观察管理、利用相生相克原理防除其他生物的为害等一系列农事活动，尽可能地提高单位面积上的作物产量[12]，把这种防除其他生物侵害的方法称为植物保护，标志性著作是1959年由国家农业部组织遍访全国各地民间防治病虫害的土方法集《中国土农药志》的出版[3]。传统农业模式解决了原始农业的无投入而导致的土壤退化，进行人工施肥、灌溉，利用自然生物的方法尽可能地消除病虫草鼠的为害[4]。以种植业为主业，养殖业为副业，自成体系的加工业，实行的是家族式的种养加结合的农业生产体系，每一个板块都是一个技术体系，代代相传，即传统农业，其主导思想是 “人法地、地法天、天法道、道法自然”的天人合一整体思维观[4]，即所有一切的行为源于人与大自然的和谐相处。

受天人合一整体思想的主导，传统农业侧重于养地，有着严格的耕作管理制度，其鼎盛时期应该算1956年毛泽东在《齐民要术》、《农政全书》等古农学著作的基础上提出的“农业八字宪法”：土、肥、水、种、密、保、管、工。“土”：用养结合，因地种植，合理耕作，不断培肥和改良土壤，建立严格的耕作制度；“肥”和“水”：合理灌溉、合理施肥；“种”：培育和推广优良品种；“保”：对病虫草鼠害等的防治要坚持以预防为主，防治结合的原则；“工”：改良工具，发展工艺与农艺相结合的机具，提高操作效率；“管”：分析当地的作物、气候和土壤特点及资金、劳力等各种生产条件，进行统筹兼顾，合理安排作物生产的各个环节并认真落实，上下一体的农业计划经济-“以粮为纲、多种经营”[6]。传统农业时期的农民基本都是专职农民，被称为代代相传的庄稼把式，具备一定的农业技术与思想。

2 基于改造自然思想之下的农业生产体系的优劣性与植物保护的发展

化学农业是以1940s石油工业[7]的兴起，产生了大量的人工化学品，农药、化肥、农膜、机械动力油品等作为标志，也被称为现代农业或石油农业。此阶段农业生产进入了一个突飞猛进的时期，农产品的产量大幅度上升，基本解决了人口的温饱问题。人们总结出了只有高投入才有高产出的生产模式。但是农产品的品质下降、环境与农产品中的残留相当严重。1962年美国女海洋生物学家Rachel Carson撰写了《寂静的春天》[8]，描述了农药对环境的危害。西方国家在这一启示下提出了可持续发展理论，逐渐形成了绿色与健康的农业生产理念。但我国正面临剧增人口的温饱问题，还没有能力去解决出现的环境问题，只能以牺牲安全与健康来作为交换。直到2001年我国加入世界贸易组织（WTO），出现农产品贸易的绿色壁垒问题[911]，才得到了高度重视。而我国化学农业的起始阶段应该定为1970s。1980年，全国实行联产承包责任制，全面实行改革开放，把三农推向了市场，才真正进入化学农业时代。从此，很多农民进城务工，把原来的副业（务工）变成了主业，而农业却逐渐演变成了副业，农民也成了兼职农民，农村实际的从业人员基本上都是老弱妇孺。原来的种养加结合模式，也逐渐变成了单一的农业经营（种植或者养殖）。种植仅靠良种、化肥、农药、农膜、机械。养殖仅靠饲料、兽药，而且随着养殖密度的增大，为了杜绝传染病的出现，干脆把兽药当成了饲料每天饲喂。农民认为有了这些人工化学品（对科学的迷信），农业从此无忧了。随着种植结构的放开，粮食种植面积逐年下降。加之国家实行城镇化建设，耕地面积也在逐年减少，农业整体处于混乱与萧条时期[1214]。

在化学农业时期，人类的世界观从认识自然、顺应自然上升到改造自然的思维模式。“人有多大胆、地有多大产”的思想几乎左右着农业生产，人们对于病虫草鼠害的防治完全是彻底消灭的思维定式，农药的大量使用，出现了有害生物的抗药性（resistance）、有害生物再猖獗（resurgence）、环境与农产品中的农药残留（residue）问题，即“3R”问题。植保模式由单纯用药上升到1952年由Michelbacher提出的综合防治（integrated control，IC），即由单一的用药防治上升到与其他防治措施的结合，1959年Stern等人将生态学原理引入有害生物的生物化学防治之后才有了明确的概念，认为综合防治是一种将生物防治与化学防治结合一体的、实用的有害生物防治方法，只在必要时才采用化学防治手段且使其对生物的破坏最小化，它既可以利用自然存在的生物进行防治，也可以通过人工诱导的生物因子进行防治。1967年联合国世界粮农组织罗马会议上，Smith和Reyholds等人提出了“有害生物综合防治（integrated pest control，IPC）”的概念，是一种有害生物管理系统，按照种群动态及与之相联系的环境关系，应用所有适当的技术和方法，尽可能相互协调，使种群数量保持在经济危害水平以下。1972年美国环境委员会出版的《害虫综合治理》报告中的害虫综合治理（IPM）概念被科学界采纳，“有害生物综合治理（integrated pest management，IPM）”，是决策支持系统，根据生产者：社会和环境利益和影响的效益分析，单一或联合选择和使用有害生物防治策略，协调成为治理战略。我国农业部于1975年确定了“预防为主，综合防治”的植保方针是我国植保史上的一个里程碑，经过长期实践，综合防治策略不断完善，其主要内容是：从农业生态系统整体观念出发，全面考虑作物的整个生育期主要病虫害，结合地区特点和耕作栽培制度，因地制宜地制定农业的、生物的、物理的、化学的防治措施，协调运用，最大限度地发挥自然控害因子的作用[1518]。人们认识到了生态平衡与生物多样性在植物保护中的重要性。在IPM的实践中，非常重视包括抗性品种、栽培管理措施、生物天敌、物理防治、化学药剂在内的综合防治技术的应用，尤其是利用天敌等生物控制因子来控制病虫害，对化学农药的施用采取慎重的态度。植保思想已经发生了变化，但农民依然我行我素，大量的使用农药、化肥。生产资料的拥有者是农民，科学家说了不算，政府说了也不算，致使“三农”的发展几乎失控，尽管近年来在逐渐实施农产品的残留检测进行干预，但是收效甚微。

科技的兴起，工业的发展，人为控制力的增强，使得人们过分夸大了人类的主观能动性，必然造成农业生态系统的失衡。Capra（1988）认为系统智慧的基础是高度尊重自然的智慧，进化了几十亿年的自然生态系统的组织原理一定优于人类技术的组织原理。系统的研究方法不是仅仅集中在这些更小的单位上，而是强调研究它们之间的联系（影响、相关、有序、反馈等），强调基本组织原理[1920]。我国先民对农业的认识：“夫稼，为之者人也，生之者地也，养之者天也。”也就是说我们老祖先早就认识到了农业的四大要素（稼、人、地、天）相互之间关系的重要性[4]。

3 人类与自然关系重新认知下的农业发展模式与植物保护IPM工程体系的形成

“改造世界”的思维观在化学农业时期给人类带来灾难之后，人们又不得不回到“顺应自然”的世界观上来！高投入高产出的生产模式的确好，单产大幅度上升，但是源于生产系统之外的人工能量必然有其副作用，那么有没有在系统之内本身具备这种高能量的投入呢？人们又进入新一轮的思考之中。

3.1 后化学农业

在化学农业的极端模式所带来的严重后果之余，人们再重新寻求新的模式来解决产量、品质、残留三者之间的矛盾。在物质财富极大丰富的情况下，人们不再以极端地提高产量解决温饱问题为主要目标，而是要以环境安全、人类健康和品质为目标，形成了以高产、优质、无残留为目标农业生产模式。于是出现了很多的农业新概念，如无公害农业、绿色农业、有机农业、物理农业、休闲农业、观光农业、庄园农业、自然农业、生态农业、集约农业、“三色”农业、智慧农业、创意农业、循环农业、数字农业、精准农业、蓝色农业、红色农业、都市农业、精细农业、社区农业、精致农业、立体农业、垂直农业、信息农业、低碳农业、节水农业、设施农业等等[21]，它们基本都是以考虑品质、残留为主，产量为辅的农业模式。这仅仅是一个过渡时期，产生于三农的市场化，农产品国际化，有机认证趋于规范化的过程中，那么未来的主流农业生产模式究竟应该是什么？理论与实践中争执不下，但是在这一进程中物理农业独显其特色，无论从理论上，还是从实践上都表现出明显的优势。

3.2 物理农业

声、光、电磁、气这些物理能量本身源于大自然，无时无刻不在影响着农作物的生长，如果人为地把它们的积极能量投入农田生态系统，同样也是高投入，必然会有高产出，理论上可行[22]。而且微波、高压静电、臭氧、二氧化碳、光、磁场、声波、超声波等物理因子的能量对生命的影响已有诸多研究[2232]。20世纪初人们就开始利用这些物理因子在人体科学领域进行了探索研究，出现了生物物理学。20世纪后半叶人们开始尝试这些物理因子在农业中的应用研究[22，3340]。如果人为地利用这些物理因子的正效应来调节植物生长和发育，按照系统论思维进行农业生产，有望真正实现高产、优质、无残留。目前，已有种子处理、土肥水的管理、苗期管理、病虫害防治、贮藏等环节相关的物理农业设备及集成技术[4142]。2006-2013年，我们利用“高压静电场种子处理”、“声波助长”、“温室空间电除雾”等物理农业技术分别对温室大棚黄瓜进行了单项对比试验，效果明显。2013年对早春茬日光温室黄瓜种子采用高压静电场播前处理，苗期增设大连农机研究所研发的物理农业设备JLC型声波助长仪、3DFC450型温室电除雾防病促生系统、3DJ200型多功能静电杀虫灯[9]等，并辅助增温补光灯、增施CO2等物理农业技术综合应用。结果表明：①形态指标：茎粗、叶面积、株高分别较对照增加3.67%、12.58%、7.54%；②生长指标： 发芽率、雌花数、根长分别较对照增加1.05%、16.67%、51.75%；③抗病虫性：黄瓜细菌性角斑病、灰霉病的抗病性分别较对照提高50.56%、30.60%，斑潜蝇数量、瓜蚜数量分别较对照减少20.06%、16.80%；④生态指标：温度提高11.18%（早春使用补光灯），湿度降低3.89%（全程）；⑤投入产出分析：产量较对照增加23.15%、净收入较对照增加19.76%，农药、化肥用量分别较对照减少52.16%、11.46%。从而证明应用物理农业综合技术可促进蔬菜的生长、减少病虫害发生、提高产量和品质。从2000年至今，短短的15年，物理农业生产模式的研究、设备的研发、配套技术的推广，已经做了大量的工作，尤其在有机蔬菜生产领域表现出了良好的发展势头。如果能够进一步挖掘物理农业的生产潜力，进一步规范化、标准化，那么物理农业极有可能取代化学农业而成为第四代农业生产模式。

4 IPM植保工程体系的形成

自从IPM概念形成，人们的植物保护思想就发生了根本性变化，从原来针对病虫害消除，转向研究调整植物、病虫害、环境三者的关系。通过增强作物的生长势，采用各种措施调整创造有利于作物生长而不利于有害生物生长的环境，使得有害生物种群数量处在经济允许水平之下。物理农业的兴起，使得IPM中原来的物理防治的内容得到了补充，其内容不仅仅体现在针对病虫害的消除上，更多的是增强了作物的生长势，并改善作物生长的环境上。因此，IPM各项措施的顺序应该由原来的植物检疫、农业防治、生物防治、物理防治、化学防治调整为植物检疫、农业防治、物理防治、生物防治、化学防治，将物理防治调整到生物防治之前。这五项措施包含三层含义，第一，通过检疫措施禁止外来入侵有害生物进入农业生产体系，以免造成毁灭性灾难，创造有利的大环境。第二，通过农业防治和物理防治增强植物生长势，提高植物的抗逆能力。这些农业与物理措施主要包括轮作，农家有机肥，种子电磁波处理，土壤微波、磁化、激光处理，水肥一体磁化处理，苗期空间放电、声波处理、补光处理、二氧化碳补肥等，结合电子杀虫、黄板诱虫、防虫网、黑光灯诱集、性诱剂诱杀等物理植保技术，以保证绿色的农产品和对环境的安全性。第三，通过生物防治和化学防治削弱有害生物种群数量。生物防治尽可能针对主要病虫害，投放工厂化生产的生物制剂或者天敌，化学防治尽可能采用高效低毒易降解的药剂。对于茶叶、蔬菜、果树等作物坚决禁止使用人工化学品，包括农药、化肥等。这样的IPM工程体系才是有意义的。针对不同的作物应该在投入产出最优化的经济指标[43]下，研究技术集成，以产量为第一指标，品质检验作为第二指标，环境与农产品的残留作为第三指标，从而形成标准化的生产体系，以工厂化模式使其落到实处，真正实现土地集约化、技术投入专业化、作物类型规模化特征的农业生产体系。具体来讲，要全面实现农业现代化需要“九化”目标，即农业生产的标准化、规范化、产业化、专业化、信息化、商品化、绿色化、循环化和低碳化。要达成目标就要求以集约化的园区为单位，走统一繁种、选种、育种、播种、施肥、灌溉、植保、收获、分拣、储存、加工、运输、包装、销售、回收利用等15项统一的操作模式，实现标准化、规范化、产业化的农业生产工程体系[1]。

5 结束语

中国的传统农业之所以能够发展4000多年，是由于农耕文明与传统文化思想协同发展的结果。天人合一的传统文化思想核心在于认识自然、顺应自然。仅有几百年发展史的西方工业带来利欲熏心的改造自然的农业生产模式，给人类带来了巨大的灾难与痛苦，威胁着子孙后代的生存空间，而且使得传统的真正农业人产生错觉，误以为只要有了良种、农药、化肥就有高产，从而远离土地，造成了农业的一场灾难。因此，必须重新认识和利用“认识自然、顺应自然”的农业生产模式。多年来，造成威胁人类健康与环境安全的莫过于植物保护的副作用。现阶段应该把专业性极强的植物保护工作交由具备植物保护专业知识的植保公司去落实，由它们就产量、品质、安全（环境与产品）等目标设计IPM工程方案，并与生产主体方签约。

物理农业模式要真正走上正轨，需要政府高度认识其优越性，并在农产品有机认证措施严格执行上以及政府补贴的基础上大力推广。另外，政府积极推进的土地流转，将更有利于物理农业模式的推广和发展，实现基于物理农业的集约化、专业化、规模化的农业生产新模式。建议政府加快农民的专业化合作社的股份化改造，形成农业发展的IPM工程标准化操作体系，提高农业从业人员的专业化水平，实现持证上岗；积极推动农业企业入驻农村，加快农业的集约化、规模化发展；建立“高校—农业技术人员—村官”的三农发展支持平台，强化高校及科研院所是最新高科技的第一阵营的角色，尽快与农业发展实际需求接轨，尽快建立大学生村官公务员制度，鼓励农业技术人员承包土地加快IPM工程体系标准化试验田的形成。

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（责任编辑：田 喆）

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